芬顿法处理工艺及其影响因素

1、芬顿法处理工艺及其影响因素1处理工艺 1.1芬顿氧化法概述芬顿法的实质是二价铁离了(fe2+).和双氧水z间的链反应催化生成轻基口 由基，具冇较强的氧化能力，其氧化电位仅次于氟，高达2.80vo无机化学反应 过程是，过氧化氢(h2o2)与二价铁离子(fe?的混合溶液将很多己知的有机化合 物如竣酸、醇、酯类氧化为无机态。另外，轻基自由基具有很高的电负性或亲电 性，其电子亲和能高达569.3kj具冇很强的加成反应特性，因而fenton反应具 有去除难降解有机污染物的高能力，在卬染废水、含油废水、含酚废水、焦化废 水、含硝基苯废水、二苯胺废水等废水处理中体现了很广泛的应用。1.2氧化机理芬顿氧化法是

2、在酸性条件下，氏02在fe?+存在下生成强氧化能力的疑基自 由基(oh),并引发更多的其他活性氧，以实现对有机物的降解，其氧化过程为链 式反应。其屮以oh产生为链的开始，而其他活性氧和反应屮间体构成了链的节 点，各活性氧被消耗，反应链终止。其反应机理较为复杂,这些活性氧仅供有机 分了并使其矿化为co?和出0等无机物。从而使fenton氧化法成为重要的高级 氧化技术之一。当芬顿发现芬顿试剂时，尚不清楚过氧化氢与二价铁离子反应到底生成了什 么氧化剂具有如此强的氧化能力。二多年后，有人假设可能反应小产生了径基 自由基，否则，氧化性不会有如此强。因此，以后人们采用了一个较广泛引用的 化学反应方程式來描

3、述芬顿试剂中发生的化学反应：fe2+ h2o2->fe3+oh + oh 从上式可以看出,lmol的h2o2与lmol的fe?+反应后生成lmol的feh 同时伴随生成lmol的oh外加lmol的径基自由基。正是疑基自由基的存在， 使得芬顿试剂具有强的氧化能力。据计算在ph二4的溶液中,-oh i由基的氧 化电势高达2.73 v。在自然界屮，氧化能力右溶液屮仅次于氟气。因此，持久性 有机物，特别是通常的试剂难以氧化的芳香类化合物及一些杂环类化合物，在芬 顿试剂面前全部被无选择氧化降解掉。1975年,美国著名环境化学家walling c 系统研究了芬顿试剂中各类自由基的种类及fe在fent

4、on试剂中扮演的角色， 得出如下化学反应方程：h2o2 + fe2+- fe3+ + o2* + 2h十o2 + fe2+- fe3+ o2- 可以看出,芬顿试齐祁除了产生lmol的oh自由基外,还伴随着生成 lmol的过氧口由基02，但是过氧口由基的氧化电势只有1.3 v左右，所以，在芬 顿试剂中起主耍氧化作用的是oh自由基。1.3 fenton系统工艺流程简述在二沉池出水井用fenton供料泵送至fenton氧化塔，将废水中难以降解的 污染物氧化降解，fenton氧化塔出水自流至中和池，在中和池投加液碱，将废水 中和至中性；中和池废水自流至脱气池中，通过鼓风搅拌，将废水中的少量气泡 脱除；

5、脱气池出水自流至混凝反应池屮，在该池屮投加絮凝剂pam并进行充分 反应，使废水中铁泥絮凝；混凝反应后的废水自流至终沉池，将英屮的铁泥沉淀, 上清液达标排放。终沉池铁泥由污泥泵送至原污泥处理系统进行处理。2影响因素2.1温度温度是芬顿反应的重要影响因素之一。一般化学反应随着温度的升高会加快 反应速度，芬顿反应也不例外，温度升高会加快0h的生成速度，冇助于0h 与有机物反应，提高氧化效果和cod的去除率；但是，对于芬顿试剂这样复朵 的反应体系，温度升高，不仅加速正反应的进行，也加速副反应，温度升高也会 加速h2o2的分解，分解为02和h20,不利于 0h的生成。不同种类工业废水 的芬顿反应最佳温度

6、，也存在一定差异。处理聚内烯酰胺水溶液处理时，最佳温 度控制在30°c50°c。研究洗胶废水处理吋发现最佳温度为85°c。处理三氯（苯） 酚吋，当温度低于60°c时，温度冇助于反应的进行，反之当高于60°c时，不利 于反应。2.2ph一般來说，芬顿试剂是在酸性条件下发生反应的，在中性和碱性的环境中 fe?+不能催化氧化h2o2产生 oh,而且会产生氢氧化铁沉淀而失去催化能力。 当溶液屮的h+浓度过高，fe施不能顺利的被述原为fe2+,催化反应受阻。多项 研究结果表明芬顿试剂在酸性条件下，特别是ph在35时氧化能力很强，此 吋的有机物降解速率最快

7、，能够在短短几分钟内降解。此吋有机物的反应速率常 数正比于和过氧化氢的初始浓度。因此，在工程上采用芬顿工艺时，建议将 废水调节到=24,理论上在为3.5时为最佳。2.3有机底物针对不同种类的废水，芬顿试剂的投加量、氧化效果是不同的。这是因为不 同类型的废水，有机物的种类是不同的。对于醇类（甘油）及糖类等碳水化合物, 在疑基自由基作用下，分子发生脱氢反应，然后c-c键的断链；对于大分子的 糖类，疑基自由基使糖分子链中的糖苛键发生断裂，降解生成小分子物质；对于 水溶性的高分子及乙烯化合物，轻基自由基使得c=c键断裂；并且轻基自由基 可以使得芳香族化合物的开环，形成脂肪类化合物，从而消除降低该种类废

8、水的 生物毒性，改善其可生化性；针对染料类，轻基门由基可以打开染料中官能团的 不饱和键，使染料氧化分解，达到脱色和降低cod的目的。用芬顿试剂降解壳 聚糖的实验表明当介质ph值35,聚糖、出02及催化剂的摩尔比在 240:1224:12时，芬顿反应可以使壳聚糖分子链屮的糖昔键发生断裂，从而生 成小分子的产物。2.4过氧化氢与催化剂投加量芬顿工艺在处理废水吋需要判断药剂投加量及经济性。h2o2的投加量大, 废水cod的去除率会有所捉高，但是当出。2投加量增加到一定程度后，cod 的去除率会慢慢下降。因为在芬顿反应中h2o2投加量增加，0h的产量会增加, 则cod的去除率会升高，但是当h2o2的浓度过高时，双氧水会发生分解，并 不产生瓮基自由基。催化剂的投加量也有与双氧水投加量相同的情况，一般情